工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)預(yù)測(cè)性維護(hù) 課件 0902工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)預(yù)測(cè)性維護(hù)典型案例分析-石化行業(yè)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)預(yù)測(cè)性維護(hù)典型案例分析-石化行業(yè)重慶電子工程職業(yè)學(xué)院01石化設(shè)備失效預(yù)測(cè)模型03任務(wù)練習(xí)02維護(hù)策略的實(shí)施040506一石化設(shè)備失效預(yù)測(cè)模型石化設(shè)備具有高溫、高壓，有毒、有害，易燃、易爆的特點(diǎn)，一旦發(fā)生事故、故障處理或者維修不及時(shí)都有可能造成重大安全環(huán)保事故。與靜設(shè)備相比，轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備一般故障率較高,影響因素多，并且各子系統(tǒng)間相互影響，故障存在交叉耦合的現(xiàn)象。設(shè)備本身的設(shè)計(jì)制造缺陷以及流程相鄰設(shè)備的影響，管道設(shè)計(jì)，水力不平衡等都會(huì)對(duì)設(shè)備失效造成影響。環(huán)境物理因素，比如材料、壓力載荷、溫度，以及自身的磨損腐蝕等過程共同造成設(shè)備部件的不同退化。轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備常常由于出現(xiàn)各種不同形式的退化故障而影響其正常運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，造成設(shè)備損壞和經(jīng)濟(jì)損失。

一、石化設(shè)備失效預(yù)測(cè)模型（一）石化轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備維護(hù)需求1.狀態(tài)檢測(cè)與故障預(yù)測(cè)

設(shè)備長期運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)老化，而且機(jī)械設(shè)備的使用一般會(huì)經(jīng)歷：正常狀態(tài)、性能退化狀態(tài)、維護(hù)狀態(tài)和故障狀態(tài)，因此對(duì)設(shè)備進(jìn)行早期檢測(cè)，分析評(píng)估設(shè)備可靠性，制定對(duì)應(yīng)的維護(hù)策略，保證企業(yè)的生產(chǎn)安全和經(jīng)濟(jì)效益。

診斷是對(duì)已存在的失效模型的確定及造成損害的量化，是對(duì)自然發(fā)生的事情的客觀回顧；預(yù)測(cè)則是對(duì)還沒有發(fā)生的損害進(jìn)行預(yù)測(cè)。診斷可以做出有用的預(yù)測(cè)信息，預(yù)測(cè)學(xué)依賴這些診斷結(jié)果如故障信號(hào)分析等對(duì)設(shè)備退化速率進(jìn)行預(yù)測(cè)，在設(shè)備實(shí)際狀況的診斷和對(duì)失效模型分析基礎(chǔ)上，對(duì)是否需要維護(hù)以及需要維護(hù)的時(shí)間做出評(píng)判。

一、石化設(shè)備失效預(yù)測(cè)模型（二）轉(zhuǎn)子設(shè)備故障預(yù)測(cè)性模型建立基礎(chǔ)故障預(yù)測(cè)的作用和維護(hù)決策目標(biāo)如下圖所示

一、石化設(shè)備失效預(yù)測(cè)模型（二）轉(zhuǎn)子設(shè)備故障預(yù)測(cè)性模型建立基礎(chǔ)2.預(yù)測(cè)方法的選擇

石化企業(yè)中對(duì)設(shè)備有歷史運(yùn)行的數(shù)據(jù)記錄，提供設(shè)備動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)數(shù)據(jù)、維修任務(wù)數(shù)據(jù)和設(shè)備可靠性指標(biāo)等數(shù)據(jù)信息。模型分析如下：

（1）根據(jù)失效定義對(duì)數(shù)據(jù)的預(yù)處理過程；

（2）現(xiàn)存的失效模型對(duì)于失效時(shí)間的估計(jì)；

（3）判斷會(huì)延緩、終止或者減緩目前失效進(jìn)程或者可能進(jìn)程的措施，將這些因素考慮進(jìn)去再進(jìn)行各階段的分析預(yù)測(cè)的診斷和對(duì)失效模型分析基礎(chǔ)上，對(duì)是否需要維護(hù)以及需要維護(hù)的時(shí)間做出評(píng)判。

一、石化設(shè)備失效預(yù)測(cè)模型（二）轉(zhuǎn)子設(shè)備故障預(yù)測(cè)性模型建立基礎(chǔ)3.預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)

針對(duì)石化企業(yè)的中小型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備將預(yù)測(cè)任務(wù)分為三個(gè)層級(jí)，現(xiàn)存的失效模型的預(yù)測(cè)、未來的失效模型的預(yù)測(cè)以及維護(hù)干預(yù)的模型。在第一層級(jí)基礎(chǔ)上，結(jié)合特定操作環(huán)境下分析演化失效之間的相互關(guān)聯(lián)，估計(jì)相互影響的模型。第三層級(jí)的預(yù)測(cè)分析例如增加防腐涂層，改善操作環(huán)境等維護(hù)對(duì)失效模型的影響。并給出各失效模型的階段劃分閾值。

一、石化設(shè)備失效預(yù)測(cè)模型（二）轉(zhuǎn)子設(shè)備故障預(yù)測(cè)性模型建立基礎(chǔ)預(yù)測(cè)方法的過程步驟

按照浴盆曲線的失效率將研究分為三個(gè)階段：第一階段是設(shè)備初期本身退化程度不高但是存在偶然故障、第二是由于各故障退化的累計(jì)造成系統(tǒng)的失效，對(duì)其可靠性進(jìn)行分析的階段、第三階段是故障形成及故障易發(fā)的一段時(shí)間，分析維護(hù)對(duì)有效使用壽命的減少程度。

一、石化設(shè)備失效預(yù)測(cè)模型（三）三階段退化模型三階段退化失效模型示意二維護(hù)策略的實(shí)施

維護(hù)模型中的假設(shè)有：1.設(shè)備及部件是可維修的；2.重點(diǎn)分析部件研究一種主要的失效模式；3.設(shè)備的生命周期分布模型是已知的，并假設(shè)為威布爾分布；4.在實(shí)際中存在備用設(shè)備所以不考慮維護(hù)所需的時(shí)間，只考慮運(yùn)行時(shí)間；5.若系統(tǒng)的可靠性低于設(shè)定閾值，則對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)；6.當(dāng)發(fā)現(xiàn)部件處于嚴(yán)重缺陷階段時(shí)，立即維護(hù)或者進(jìn)行更換；7.維護(hù)人員及修復(fù)所用的工具都是可得的。二、維護(hù)策略的實(shí)施（一）維護(hù)策略

針對(duì)設(shè)備的各個(gè)層次，研究四種維護(hù)策略：設(shè)備層面的常規(guī)維護(hù)，部件層面基于狀態(tài)的主動(dòng)維護(hù)和消除外界影響的維護(hù)措施、多部件之間的機(jī)會(huì)維護(hù)。

1.在設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行初期主要是常規(guī)維護(hù)與定期維護(hù)，保證設(shè)備的正常運(yùn)行，包括對(duì)設(shè)備的日常打掃，潤滑油的更換，振動(dòng)的測(cè)量等，在發(fā)現(xiàn)參數(shù)異常時(shí)對(duì)設(shè)備實(shí)施防止失效的措施，減少異常工況的影響。常規(guī)的維護(hù)通常是提前計(jì)劃好，保障維護(hù)資源可得性，考慮準(zhǔn)備工作的費(fèi)用，即定期維護(hù)的固定費(fèi)用。2.當(dāng)模型中的參數(shù)到達(dá)設(shè)定可靠性或者失效率閾值附近時(shí)進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)。如果檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)異常信號(hào)則應(yīng)加強(qiáng)部件的檢測(cè)確保部件不失效。二、維護(hù)策略的實(shí)施（一）維護(hù)策略3.在對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)期間，系統(tǒng)的停用會(huì)產(chǎn)生停機(jī)費(fèi)用。如果確定其他部件有潛在的失效或者即將失效，借此機(jī)會(huì)進(jìn)行機(jī)會(huì)維護(hù)將會(huì)減少設(shè)備總體的停機(jī)費(fèi)用。

4.針對(duì)沖擊的維護(hù)方案：有時(shí)相關(guān)部件的沖擊比部件自身的退化影響更大，會(huì)對(duì)整個(gè)退化過程產(chǎn)生影響，考慮到技術(shù)實(shí)施的難易以及維護(hù)的有效性和節(jié)省費(fèi)用等因素，對(duì)外界沖擊進(jìn)行維護(hù)是很好的選擇。及時(shí)對(duì)檢測(cè)到的故障部位進(jìn)行維修，減少對(duì)其他部件退化的影響。二、維護(hù)策略的實(shí)施（一）維護(hù)檢測(cè)策略

兩部件維護(hù)策略示意圖如下圖所示。二、維護(hù)策略的實(shí)施（一）維護(hù)策略1.第一階段進(jìn)行定期維護(hù)和可能的最小化維護(hù)，N次定期維護(hù)后進(jìn)行一次整的檢測(cè)；2.第二階段根據(jù)可靠性的變化規(guī)律在達(dá)到費(fèi)用最優(yōu)閾值時(shí)進(jìn)行預(yù)防性的維護(hù)；3.第三階段在多次維護(hù)以后，由于退化的累計(jì)以及維護(hù)的效率越來越低，維護(hù)效果與維護(hù)費(fèi)用比變得很低，對(duì)部件進(jìn)行更換是更好的選擇，達(dá)到設(shè)定的可靠性閾值后進(jìn)行更換，設(shè)備又從第一階段開始新的循環(huán)。二、維護(hù)策略的實(shí)施（二）維護(hù)檢測(cè)策略優(yōu)化1.預(yù)防性維護(hù)判別標(biāo)準(zhǔn)建立

設(shè)備故障通常是由于維修不足造成的，而預(yù)防性維護(hù)研究石化企業(yè)中小型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的失效規(guī)律的研究及可靠性的分布規(guī)律，針對(duì)設(shè)備的特點(diǎn)建立退化的模型，能夠?qū)υO(shè)備的部件進(jìn)行初步的剩余壽命預(yù)測(cè)，在維護(hù)資源與維護(hù)費(fèi)用的限制下對(duì)維護(hù)策略做出優(yōu)化，增加過程工業(yè)設(shè)備的安全性、可用性和維護(hù)的經(jīng)濟(jì)性。石化企業(yè)現(xiàn)有的設(shè)備完整性管理中對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備是以可靠性為中心的維護(hù)（RCM），確定失效模型進(jìn)行概率的和后果的計(jì)算，制定合理的維護(hù)措施決定維護(hù)的設(shè)備和檢驗(yàn)時(shí)間間隔，在健康、安全、環(huán)境不妥協(xié)的規(guī)范下以可能的最低成本維持最佳的生產(chǎn)狀態(tài)。二、維護(hù)策略的實(shí)施（三）判別標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施與評(píng)價(jià)2.實(shí)施預(yù)防性維護(hù)的評(píng)價(jià)指標(biāo)

一個(gè)完整的維護(hù)策略是一個(gè)多維度、多層次的復(fù)雜過程，自上而下包括動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)、故障頻率、維修安全性水平等的標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)實(shí)施過程中維護(hù)資源的評(píng)價(jià)，建模數(shù)據(jù)的完整性，檢測(cè)方式確認(rèn)等。預(yù)測(cè)模型中的參數(shù)具有動(dòng)態(tài)可調(diào)整性，包括間斷檢測(cè)信息的融入。滯后指標(biāo)主要考慮維護(hù)的目標(biāo)：保證設(shè)備的正常功能（可得性、可靠性以及產(chǎn)品的質(zhì)量和